CN203489506U - 一种太阳能复合地源热泵自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能复合地源热泵自动控制系统。其目的是为了提供一种操作简便、动作准确、性价比高的太阳能复合地源热泵自动控制系统。本实用新型利用太阳能集热器对生活用热水箱进行加热，水箱中设置的换热器对自来水进行换热后用于生活用水，水箱中的热水通过水泵送回太阳能集热器继续加热并构成循环。地下埋管换热器分为两组，第一组为蓄热埋管，第二组为常规埋管。夏季水箱提供生活用热水，并通过水泵将热水带入第一组埋管换热器中进行蓄热，第二组埋管换热器进行制冷。冬季水箱提供热水，并与两组地下埋管换热器同时供热。在系统中设置有多个温度传感器，通过温度传感器、计算机、控制器的控制，能够使各部分电磁阀、水泵自动工作。

Description

一种太阳能复合地源热泵自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用与地源热泵技术，特别是涉及一种太阳能复合地源热泵自动控制系统。

背景技术

随着经济的不断发展和科学技术的不断进步，如何解决好能源的利用与环境保护成为当今世界的两大社会问题，而太阳能作为一种清洁、可再生的能源越来越多的受到人们的关注。由于太阳能热水系统在运行中受天气影响很大，不能在各季节提供稳定的热水，因此将太阳能与地源热泵相结合的供热水系统是较为先进的能源组合利用方式。

在冬季，一部分热水储存在生活用热水箱中，一部分热水将热量传送到地源热泵系统，经过换热系统为建筑物供暖。

在夏季，关闭热水箱下部的动力阀，使所有热水储存在生活用热水箱中，供应夏季的生活用水，此时地源热泵系统为制冷系统，独立的为建筑物供冷。

由于冬季与夏季之间太阳能系统与地源热泵系统工作方式的切换，需要操控大量的阀门开启或者闭合，而且阀门的操控都需要人工手动操作，不仅浪费人力，而且操作过程很不方便，因此需要一种自动控制系统根据季节的变化对阀门的开合进行自动控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作简便、动作准确、性价比高、蓄热效率高的太阳能复合地源热泵自动控制系统。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，包括太阳能集热器、生活用热水箱、换热装置、电加热器、分水器、集水器、地下换热装置、地源热泵系统，其中：还包括温度传感器、控制器、计算机，太阳能集热器上联箱通过第一电磁阀与生活用热水箱上部连接，第一电磁阀前端安装有第一温度传感器，生活用热水箱上部安装有第二温度传感器，太阳能集热器下联箱与生活用热水箱下部之间依次串接第二电磁阀、第一水泵，太阳能集热器上、下联箱之间连接有第三电磁阀，生活用热水箱底部依次串接第二水泵、第一组地下换热装置、第四电磁阀，并构成闭路循环，第二水泵上部安装有第五温度传感器，生活用热水箱中设置有换热装置，换热装置与生活用热水箱外部的热水出口连接，热水出口处安装有第三温度传感器，生活用热水箱下部通过第三水泵、第五电磁阀与分水器第一分水口连接，分水器第一分水口管路上设置有第四温度传感器，在第三水泵与第五电磁阀之间的管路上设置有出水口，生活用热水箱下部另一条管路通过第七电磁阀、第六电磁阀与集水器第一集水口连接，第七电磁阀前部安装有第八温度传感器，第七电磁阀与第六电磁阀之间的管路上设置有回水口，第一组地下换热装置的进口管路与分水器第二分水口通过第九电磁阀连接，分水器第二分水口管路上设置有第六温度传感器，第一组地下换热装置的出口管路与集水器第二集水口通过第十电磁阀连接，集水器第二集水口管路上设置有第七温度传感器，分水器第三分水口通过第十一电磁阀与地源热泵系统一侧的出水口连接，集水器第三集水口通过第十二电磁阀与地源热泵系统同侧的进水口连接，构成闭路循环，地源热泵系统另一侧的出水口与第二组地下换热装置的进口连接，同侧的进水口与第二组地下换热装置的出口连接，构成闭路循环，整个自动控制系统中，第一温度传感器、第二温度传感器与计算机连接，计算机与第一控制器连接，第一控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一水泵连接，第三温度传感器与计算机连接，计算机与第二控制器连接，第二控制器与电加热器连接，第四温度传感器与计算机连接，计算机与第三控制器连接，第三控制器与第五电磁阀、第六电磁阀、第十一电磁阀、第十二电磁阀连接，第五温度传感器与计算机连接，计算机与第四控制器连接，第四控制器与第二水泵、第四电磁阀连接，第六温度传感器与计算机连接，计算机与第五控制器连接，第五控制器第九电磁阀连接，第七温度传感器与计算机连接，计算机与第六控制器连接，第六控制器与第十电磁阀连接，第八温度传感器与计算机连接，计算机与第七控制器连接，第七控制器与第三水泵、第七电磁阀连接。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，其中所述换热装置为在生活用热水箱中设置的换热器，以及在生活用热水箱外与换热器连接的电加热器。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，其中所述第二组地下换热装置至少安装一组换热器。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，其中所述太阳能集热器中的工作介质为防冻液。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统与现有技术不同之处在于：本实用新型在保证热水供应的前提下，夏季可利用盈余的太阳能储存在土壤中，提高了跨季节蓄热的效率。同时在系统中安装温度传感器，通过温度传感器将系统中的温度信号传给计算机，计算机进行分析后将动作信号传给控制器，控制器控制电磁阀、水泵、电加热器动作，不仅减少了人力物力的浪费，而且操作简便、动作准确、性价比高，避免了误动作带来的损失。

下面结合附图对本实用新型的一种太阳能复合地源热泵自动控制系统作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统的控制框图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，包括太阳能集热器1、生活用热水箱4、换热器5、电加热器7、分水器12、集水器13、电磁阀、温度传感器、地下埋管换热器、地源热泵系统14、控制器、计算机。太阳能集热器1中的循环工作介质是防冻液，利用太阳能集热器1吸收太阳辐射的热量将防冻液加热，然后送入生活用水箱4中在换热器5的作用下与水换热。太阳能集热器1上联箱与第一电磁阀2-1连接，第一电磁阀2-1另一端与生活用热水箱4上部连接，太阳能集热器1上联箱处安装有第一温度传感器3-1，生活用热水箱4上部安装有第二温度传感器3-2。太阳能集热器1下联箱与生活用热水箱4下部连接，太阳能集热器1下联箱与生活用热水箱4下部之间串接第二电磁阀2-2与第一水泵9-1。在太阳能集热器1上、下联箱之间由管路连接并设置有第三电磁阀2-3。生活用热水箱4底部依次串接第二水泵9-3、第一组地下埋管换热器8-1、第四电磁阀2-4，并构成闭路循环，第二水泵9-3上部安装有第五温度传感器3-7。生活用热水箱4中设置有换热器5，换热器5与生活用热水箱4外的电加热器7连接，电加热器7另一侧为生活用热水出口，生活用热水出口处设置有第三温度传感器3-3。生活用热水箱4下部与第三水泵9-2连接，第三水泵9-2另一侧与第五电磁阀2-9连接，第五电磁阀2-9另一侧与分水器第一分水口连接，分水器第一分水口管路上设置有第四温度传感器3-6，在第三水泵9-2与第五电磁阀2-9之间的管路上设置有出水口，用于采暖、空调供水。生活用热水箱4下部另一条管路与第七电磁阀2-5连接，第七电磁阀2-5通过管路与第六电磁阀2-10连接，第六电磁阀2-10与集水器第一集水口连接，第七电磁阀2-5前部安装有第八温度传感器3-8，第七电磁阀2-5与第六电磁阀2-10之间的管路上设置有回水口，用于采暖、空调回水。第一组地下埋管换热器8-1的进口管路与第二路分水器通过第九电磁阀2-7连接，分水器第二分水口管路上设置有第六温度传感器3-4，第一组地下埋管换热器的出口管路与集水器第二集水口通过第十电磁阀2-8连接，集水器第二集水口管路上设置有第七温度传感器3-5。分水器第三分水口通过第十一电磁阀2-11与地源热泵系统14一侧的出水口连接，集水器第三集水口通过第十二电磁阀2-12与地源热泵系统14同侧的进水口连接，构成闭路循环，地源热泵系统14另一侧的出水口与第二组地下换热装置8-2的进口连接，同侧的进水口与第二组地下换热装置8-2的出口连接，构成闭路循环。第二组地下埋管换热器8-2可以安装有一组，也可以安装多组。各温度传感器与控制器连接，控制器与计算机连接，通过控制器控制各电磁阀动作。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统：

在夏季时，用户需要空调冷水和生活热水，地源热泵系统14为制冷模式。当温度高于28℃时，第六温度传感器3-4与第七温度传感器3-5将信号传给计算机，计算机控制控制器，使第九电磁阀2-7和第十电磁阀2-8自动关闭。如果太阳能集热器1上联箱出口温度高于生活用热水箱4内水的温度，第一温度传感器3-1与第二温度传感器3-2分别将温度传给计算机，计算机将控制控制器使第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2、第一水泵9-1自动开启，第三电磁阀2-3自动关闭。太阳能集热器1吸收太阳能，将太阳能集热器1中的水加热后送入生活用热水箱4中，此时生活用热水箱4经过第一水泵9-1送回太阳能集热器1中继续加热。如果太阳能集热器1上联箱出口温度低于生活用热水箱4内水的温度，第一电磁阀2-1、第二电磁2-2阀自动关闭，第三电磁阀2-3自动开启。水在第一水泵9-1的作用下经过第三电磁阀2-3在生活用热水箱4中自动循环。自来水进入生活用热水箱4中，由换热器5进行加热，当温度达到45℃时，热水直接供给用户。当第三温度传感器3-3接收到的温度信号不到45℃，电加热器7自动开启，使热水出口温度达到45℃。第四温度传感器3-6接受到的温度信号到达28℃，控制器控制第五电磁阀2-9、第六电磁阀2-10、第十一电磁阀2-11、第十二电磁阀2-12自动开启，第二组地下埋管换热器8-2进入制冷状态，此时地源热泵系统14中的11为冷凝器、10为蒸发器，经过制冷的水通过出水口为空调制冷供水，并从回水口回水形成循环。如果太阳能足够满足生活用热水的加热并有盈余，第五温度传感器3-7将温度信号传给计算机，计算机将信号传给控制器，控制器控制第二水泵9-3、第四电磁阀2-4自动开启，生活用热水箱4内的水在第二水泵9-3的作用下，进入第一组地下埋管换热器8-1中，将热量传递给深层土壤，达到土壤跨季节蓄热的目的。

在冬季时，用户需要供暖和生活热水，地源热泵系统14为制热模式。当温度低于13℃时，第六温度传感器3-4与第七温度传感器3-5将信号传给计算机，计算机控制控制器，使第九电磁阀2-7和第十电磁阀2-8自动开启。如果太阳能集热器1上联箱出口温度高于生活用热水箱4内水的温度，第一温度传感器3-1与第二温度传感器3-2分别将温度传给计算机，计算机将控制控制器使第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2、第一水泵9-1自动开启，第三电磁阀2-3自动关闭。太阳能集热器1吸收太阳能，将太阳能集热器1中的水加热后送入生活用热水箱4中，此时生活用热水箱4经过第一水泵9-1送回太阳能集热器1中继续加热。如果太阳能集热器1上联箱出口温度低于生活用热水箱4内水的温度，第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2自动关闭，第三电磁阀2-3自动开启。水在第一水泵9-1的作用下经过第三电磁阀2-3在生活用热水箱4中自动循环。自来水进入生活用热水箱4中，由换热器5进行加热，当温度达到45℃时，热水直接供给用户。当第三温度传感器3-3接收到的温度信号不到45℃，电加热器7自动开启，使热水出口温度达到45℃。第四温度传感器3-6接受到的温度信号不足13℃，控制器控制第五电磁阀2-9、第六电磁阀2-10、第十一电磁阀2-11、第十二电磁阀2-12自动开启，第二组地下埋管换热器8-2进入制热状态，此时地源热泵系统14中的11为蒸发器、10为冷凝器，经过制热的水通过出水口为采暖供水，并从回水口回水形成循环。如果太阳能足够满足生活用热水的加热并有盈余，第八温度传感器3-8将温度信号传给计算机，计算机将信号传给控制器，控制器控制第三水泵9-2、第七电磁阀2-5自动开启，生活用热水箱4内的水在第三水泵9-2作用下与采暖供水混合，将热量传给用户，采暖回水经过第七电磁阀2-5回到水箱。

如图2所示，为本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统的控制框图，在自动控制过程中，第一温度传感器3-1、第二温度传感器3-2将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第一控制器，第一控制器控制第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2、第三电磁阀2-3、第一水泵9-1动作。第三温度传感器3-3将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第二控制器，第二控制器控制电加热器7工作。第四温度传感器3-6将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第三控制器，第三控制器控制第五电磁阀2-9、第六电磁阀2-10、第十一电磁阀2-11、第十二电磁阀2-12动作。第五温度传感器3-7将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第四控制器，第四控制器控制第二水泵9-3、第四电磁阀2-4动作。第六温度传感器3-4将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第五控制器，第五控制器控制第九电磁阀2-7动作。第七温度传感器3-5将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第六控制器，第六控制器控制第十电磁阀2-8动作。第八温度传感器3-8将温度信号传给计算机，计算机将控制信号传给第七控制器，第七控制器控制第三水泵9-2、第七电磁阀2-5动作。

本实用新型一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，采用太阳能与地源热泵相结合的蓄热方式，实现了土壤的跨季节蓄热，并且解决了太阳能集热器出口水温不稳定的问题。在保证热水供应的前提下，夏季可利用盈余的太阳能储存在土壤中，提高了跨季节蓄热的效率。同时在系统中安装温度传感器，通过温度传感器将系统中的温度信号传给计算机，计算机进行分析后将动作信号传给控制器，控制器控制电磁阀、水泵、电加热器动作，不仅减少了人力物力的浪费，而且操作简便、动作准确、性价比高，避免了误动作带来的损失。与现有技术相比具有明显的优点。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，包括太阳能集热器、生活用热水箱、换热装置、电加热器、分水器、集水器、地下换热装置、地源热泵系统，其特征在于：还包括温度传感器、控制器、计算机，太阳能集热器(1)上联箱通过第一电磁阀(2-1)与生活用热水箱(4)上部连接，第一电磁阀(2-1)前端安装有第一温度传感器(3-1)，生活用热水箱(4)上部安装有第二温度传感器(3-2)，太阳能集热器(1)下联箱与生活用热水箱(4)下部之间依次串接第二电磁阀(2-2)、第一水泵(9-1)，太阳能集热器(1)上、下联箱之间连接有第三电磁阀(2-3)，生活用热水箱(4)底部依次串接第二水泵(9-3)、第一组地下换热装置(8-1)、第四电磁阀(2-4)，并构成闭路循环，第二水泵(9-3)上部安装有第五温度传感器(3-7)，生活用热水箱(4)中设置有换热装置，换热装置与生活用热水箱(4)外部的热水出口连接，热水出口处安装有第三温度传感器(3-3)，生活用热水箱(4)下部通过第三水泵(9-2)、第五电磁阀(2-9)与分水器第一分水口连接，分水器第一分水口管路上设置有第四温度传感器(3-6)，在第三水泵(9-2)与第五电磁阀(2-9)之间的管路上设置有出水口，生活用热水箱(4)下部另一条管路通过第七电磁阀(2-5)、第六电磁阀(2-10)与集水器第一集水口连接，第七电磁阀(2-5)前部安装有第八温度传感器(3-8)，第七电磁阀(2-5)与第六电磁阀(2-10)之间的管路上设置有回水口，第一组地下换热装置(8-1)的进口管路与分水器第二分水口通过第九电磁阀(2-7)连接，分水器第二分水口管路上设置有第六温度传感器(3-4)，第一组地下换热装置的出口管路与集水器第二集水口通过第十电磁阀(2-8)连接，集水器第二集水口管路上设置有第七温度传感器(3-5)，分水器第三分水口通过第十一电磁阀(2-11)与地源热泵系统(14)一侧的出水口连接，集水器第三集水口通过第十二电磁阀(2-12)与地源热泵系统(14)同侧的进水口连接，构成闭路循环，地源热泵系统(14)另一侧的出水口与第二组地下换热装置(8-2)的进口连接，同侧的进水口与第二组地下换热装置(8-2)的出口连接，构成闭路循环，整个自动控制系统中，第一温度传感器(3-1)、第二温度传感器(3-2)与计算机连接，计算机与第一控制器连接，第一控制器与第一电磁阀(2-1)、第二电磁阀(2-2)、第三电磁阀(2-3)、第一水泵(9-1)连接，第三温度传感器(3-3)与计算机连接，计算机与第二控制器连接，第二控制器与电加热器(7)连接，第四温度传感器(3-6)与计算机连接，计算机与第三控制器连接，第三控制器与第五电磁阀(2-9)、第六电磁阀(2-10)、第十一电磁阀(2-11)、第十二电磁阀(2-12)连接，第五温度传感器(3-7)与计算机连接，计算机与第四控制器连接，第四控制器与第二水泵(9-3)、第四电磁阀(2-4)连接，第六温度传感器(3-4)与计算机连接，计算机与第五控制器连接，第五控制器第九电磁阀(2-7)连接，第七温度传感器(3-5)与计算机连接，计算机与第六控制器连接，第六控制器与第十电磁阀(2-8)连接，第八温度传感器(3-8)与计算机连接，计算机与第七控制器连接，第七控制器与第三水泵(9-2)、第七电磁阀(2-5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，其特征在于：所述换热装置为在生活用热水箱(4)中设置的换热器(5)，以及在生活用热水箱(4)外与换热器(5)连接的电加热器(7)。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，其特征在于：所述第二组地下换热装置(8-2)至少安装一组换热器。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能复合地源热泵自动控制系统，其特征在于：所述太阳能集热器(1)中的工作介质为防冻液。

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